TW577085B - Decoding scheme for a stacked bank architecture - Google Patents
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Description
577085 A7 B7 五、發明説明(1 ) 發明背景 發明領域 本發明一般與一半導體記憶裝置架構有關,更特別地, 與一用於堆疊-記憶庫記憶體架構之位址解碼方案有關。 背景說明 有一對在記憶體中之存取速度和流通量持續增加的需求 以滿足持績更快的處理器的產生之需求。一與處理器一齊 使用的一共同型式的記憶裝置是動態隨機存取記憶體 (DRAM )。動態隨機存取記憶體包含一各別記憶單元的陣 列。此記憶體陣列由眾多的列和行所組成,其中每個列和 行的交叉點定義一記憶單元位置位址。典型地,每個動態 隨機存取記憶體記憶單元包含用以保存一電荷的電容和一 用以存取此電容以改變或感測此電荷的存取電晶體。此電 荷代表一數位位元且可以是高電壓或低電壓(分別代表一 邏輯’’ 1 π或一邏輯” 0 π )。在寫入期間資料可被儲存於記憶 體中或在讀取期間資料可自記憶體中被讀取。 當在一寫入操作中資料被寫入動態隨機存取記憶體中 時,此電容被充電,且當在一接下來的讀取週期中資料自 這些記憶單元中讀出時,此儲存於電容中電荷的數量被感 測以估計這些記憶單元的邏輯狀態。無論如何,電容容易 蒙受電荷洩漏且一典型的動態隨機存取記憶體需要所謂的 再新操作週期,在此週期動態隨機存取記憶體可以依照所 儲存的資料來置換電荷。 在傳統動態隨機存取記憶體上的再新,讀取,和寫入操 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
577085 A7 ___ B7 五、發明説明d~^' "" 作典型地同時在一列上所有的單元被執行。藉由啟動一 列,稱作一字線,其將對應到此列之所有的記^單元耦合 到定.義此陣列的這些行的數元或位元線,自一記憶體單元 中讀取資料。當一特別的字線被啟動時,感測放大器偵測 且放大呈現在一啟動的資料位元/行線的資料。為了要存 取f此記憶體陣列中的一記憶單元,此動態隨機存取記憶 體操作系統選擇對應到此位元之特別的列和行,且此感測 放大器決足1 ”或一 ’’ 0 ’’是否已儲存於此記憶體位置 上。 為了要改良一動態隨機存取記憶體的存取速度和週期時 間,做出一建議以減少一記憶體陣列一 ,,微單元架構"。此方法的目標是要大大地減少每 的長度和每個記憶單元陣列字線的數目以減少因此所呈現 的電容負載。為了要達成此目標,將一動態隨機存取記憶 體的記憶單元安排成操作性的單元,也稱作,,記憶庫,,, 以形成一 ”多重·記憶庫”的方法已被廣為採用。傳统上, -單獨的動態隨機存取記憶體晶片或嵌入式動態隨機存取 記憶體設計可能包含2.到1 6個記憶庫。於一讀取,寫入或 再新操作中,某些記憶體能夠同時存取4個記憶庫。”" 在圖1中顯示一此種型式之架構的實例·,其圖示了一被 分成二個記憶體陣列方塊丨〇和一脊柱區域丨2的半導體 憶晶片1的電路圖。 _ 應該要了解到圖丨和圖2是大部分一般性,高度圖形化 且被安排以幫助對本發明所提出的這些問題的了解:因 -5- 577085 A7
此’雖然圖1和圖2並不清楚地圖示本發明,圖1和圖2並 ’又有任何部分被認可為與本發明有關的先前技藝。因此, 圖1和圖2已被指定為”相關技藝”。 在圖1中,一主要位址匯流排或一總體位址匯流排被正 常地安排於此脊柱區域且傳送在每個記憶庫内用於讀/窝/ 再新操作的記憶單元位址和資料。在圖1中,每個記憶體 陣列方塊1 0被劃分成八個記憶庫。此奇數個記憶庫(記憶 庫1,3,5,7,9, 11,13和15)被安排在此脊柱區域12左 方之記憶體陣列方塊1 〇内,偶數個記憶庫(記憶2,4,6, 8,10,12,14和1 6 )被安排在此脊柱區域丨2右方之記憶體 陣列方塊1 0内。 一多重-記憶庫結構的字線需要僅穿越限制於在一記憶 庫内之此字線對,而非在晶片1内的全部位元線對。因 此’這些字線的長度和電容被大大地減少。還有,此記憶 體陣列方塊1 0不只在行的方向上被分割(左邊和右邊的記 憶體陣列方塊),也在列的方向上被分割(在每個記憶體陣 列方塊1 0内的8個記憶庫),且此字線的數目,長度和電 容以及在每個記憶庫内的位元線也因此被減少。 近代動怨P过機存取记憶體設計的另一目標是盡可能増 加裝置密度。傳統上可能設計具高陣列效率的記憶體晶片 以便為記憶單元所佔的面積和整個晶片的面積之間的面積 比例疋在5 5 和7 0 %之間的範圍。這些”高密度”的裝 置’典1w如何’因為其字線和位元線的沈重負載而忍受速 度的懲罰。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210 X 297公爱) 裝 訂
線 577085 A7 B7 五、發明説明(4 ) 在一微-單元設計中,藉由減少記憶陣列的大小,字線 的負載可被減少到大約是傳統字線負載的十六分之一,且 位元線的負載可被減少到大約是傳統位元線負載的四分之 一。因此,微-單元設計型式的動態隨機存取記憶體的存 取時間和週期時間,可以是短如3奈秒到6奈秒且當此高 密度的裝置的字線和位元線之存取時間是從丨〇奈秒到3 〇 奈秒時,週期時間可能是短如1〇奈秒。無論如何,為了 更進一步將此陣列分割以減少如上所述的字線長度和數 目此微-單元動態隨機存取記憶體的陣列效率與此高密 度裝置相較是比較不滿意的,且是在4 5 %和5 5 %之間的 範圍。 為了要改進此微-單元架構的陣列效率,一種,,堆疊-記 憶庫架構已被提出,在其上至少_記憶庫是堆疊於另一記 憶庫的頂部。圖2描述了一具有安排成多重-記憶庫結構 的多個记憶庫1 4之一多重-記憶庫半導體記憶裝置丨,其 中Z隐庫1,圮憶庫2 ,記憶庫9和記憶庫丨〇分別堆疊於記 憶庫3,記憶庫4,記憶庫n和記憶庫。之上。另外,記 憶庫5,記憶庫6,記憶庫13和記憶庫“分別堆疊於記憶 庫7 ’屺憶庫8,記憶庫丨5和記憶庫丨6之上。換句話說, 在了堆® -記憶庫結構中,一記憶庫(也就是說,記憶庫3 ) 被士排於另记憶庫(也就是說,記憶庫1 )和此脊柱區域 1 2足間,此脊柱區域包含一總體位址匯流排和資料匯流 排。 ”’、 何通$ ’因為在設計一解碼方案上的困難,堆
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二憶庫架構已被避免。特別是,因為一記憶庫(也就是 奋’兄憶庫1)被另-記憶庫(記憶庫3)自此脊柱區域12所 阻擋’不可能對不同的操作來同時存取此二個堆疊(例 如,記憶庫!和記憶庫3)的記㈣。例如,當自主記憶匿 =排所傳运來的記憶單元位址指示_在記憶^中之讀取 操作和-在記憶庫3中之寫入操作,首先一用於此讀取操 作的一 C憶庫&址被傳送到記憶庫1和記憶庫3此兩者。 根據此冗憶庫位址’記憶庫i被啟動以用於此讀取操作而 記憶庫3未被啟動直到記憶庫1完成此讀取操作。當完成 ^己憶庫1上之讀取操作時,另—用於寫人操作的記憶庫 位址被—傳运到記憶庫丨和記憶庫3此兩者。此相符的記憶 庫接著啟動以用於寫入操作,而記憶庫1未被啟動。因 此,雖然一堆疊-記憶庫架構提供一改良的陣列效率和週 ,時間’由於在設計有效率的解碼方案上的困難,一堆 宜Z隐庫架構尚未提供操作在單一週期内的彈性,且此 全面可能的反應速度尚未達成。 相反I地’就如同對一共同堆疊的不同記憶庫的單元作寫 入:喟取需要的可能性,將微β單元設計應用到較大的記 憶體導致記憶庫的數目(也就是說1 024個記憶庫)會戲劇 性地增加;與可能的微_單元設計反應之速度作妥協。因 此’已了解到雖然許多具有改進記憶體效能潛力的發展已 被發展出來’在一操作的水平上,不同之實際協定已經防 礙在實際記憶體應用上充分實現這樣的可能性。 發明概要
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五、發明說明( A7 B7 6 因此本發明的一個目標是提供一用於同時執行在一具有 堆$ -記憶庫架構I半導體記憶裝置的多重_記憶庫解碼方 案。 本發明的另/個目標是提供一改良的啟動在至少二個以 堆®死憶庫架構安排之記憶庫上的寫入,讀取或再新操作 的同時執行之多重-記憶庫解碼方案。 本發明的更進一步目標是提供一啟動在至少二個以堆疊 。己隐庫架構安排之圮憶庫上之多重操作的同時執行解碼方 案。 本發明的更進一步目標是提供一將來自位址匯流排的記 憶庫位址和讀/寫位址轉換成用於讀/寫/再新操作的本地 列位址之解碼單元。 因此本發明的更進一步目標是提供一用於半導體記憶裝 置,在其上超過二個可同時再新的再新操作方案。 本發明的額外目標和其它的特色將被以下的說明中部分 地公開,且對精通本技藝者在檢驗以下後或學習自本發明 的實現後將會是清楚的。本發明的優點可如在所附的申請 專利範圍中所特別指出的被實現及得到。 根據本發明,前述的和其它的優點被部分地由一包含多 個記憶庫群之半導體記憶裝置所達成。每個記憶庫群包含 夕個以堆璺-記憶庫架構安排之記憶庫。一位址匯流排被 提供用來傳送用於讀/寫操作之讀/寫記憶庫位址和讀/寫 位址。每個記憶庫群同時執行在其至少兩個記憶庫上的讀 /寫挺作。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 五 λ發明説明(
I嫁本'發日月,g |、 庫可被同時用於讀/窝操作:::相冋'^憶庫群内之記憶 疊的不同記憶庫可被同==操二個^ 大減少了操作反應時間。 存取,本發明大 二:”另_方面是一種包含多個記憶庫敎 、 二裝置,母群包含多個以堆疊記憶庫架構 “Μ己 一位址匯流排被提供用來傳送用於許 /己憶庫。 窝記憶庫位址和讀/寫乜 ;π貝”·、再新操作之讀/ I布磧/冩位址。每個記憶庫 至少兩個記憶庫上的該讀/寫/再新操作庫群门時執仃在其 :此,根據本發明’至少兩個在相 =,二別是至少兩個構成—堆的不同記憶 /於謂’窝或再新操作之存取。因此,料不同型式 仃操.作之存取時間可被大大地減少。 執 從以下的詳細說明,對精通本技藝者而言本 優點將是很容易且清楚的…僅藉由企圖用於實現本: 明I最佳的模式的說明,只顯示和說明本發明較佳的實施 例。正如將被了解的,本發明可被其它和不同的實施例來 實現,且其幾種細節可在不同的明顯方面作修改,所有這 些並未脫離本發明。因此,這些圖式和說明在本質上是被 视為例舉性,而非限制性。 圖式的簡要說明
自以下參考到這些圖式的本發明之較佳實施例的詳細說 明,則前述的和其它的目標,方面和優點將會有更佳地了 解,其中I -10 - 577085 A7 B7 五、發明説明(8 ) 圖1描述一傳統的多重-記憶庫型式之動態隨機存取記憶 體裝置,在其上多個記憶庫被沿著一脊柱區域的邊來安 排,但沒有記憶庫被堆璺在另一記憶庫上。 圖2描述一傳統的多重-記憶庫型式之動態隨機存取記憶 體裝置,在其上多個記憶庫被以堆疊-記憶庫架構來安 排。 圖3描述依照本發明的一實施例之一多重-記憶庫型式之 動態隨機存取記憶體裝置,在其上多個記憶庫被以堆疊記 憶庫架構來安排且被分成多個記憶庫群,且多個解碼單元 被提供給對應的多個記憶庫。 圖4描述依照本發明的一實施例,一類似圖3中的多重-呂己憶庫型式之動怨隨機存取記憶體裝置,在其上每個記憶 庫群具有兩個記憶庫堆疊,且每個記憶庫堆疊包含4個記 憶庫。 圖5描述依照本發明的一實施例之一記憶庫群和一用於 同時執行多重操作的解碼單元之電路圖。 圖6描述圖5的一詳細電路圖,依照本發明的一實施 例,在其上此解碼單元包含4個暫存器單元且每個暫存器 單元包含多個多工單元。 圖7描述依照本發明的一實施例之圖6的多工單元之電 路圖。 圖8描述依照本發明的一實施例之圖6的列解碼器單元 和列驅器單元之電路圖。 本發明較佳實施例詳細說明 -11 -
本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(21〇X 297公爱·) 577085 A7 B7 五、發明説明( 本發明提供一用於具有堆疊·記憶庫架構的半導體記憶 裝置之解碼方案。如前所述,伴隨傳統的多重-記憶庫記 憶裝置之問題之一是不能在單一記憶體操作週期中在一共 同的堆®内互相堆疊這些記憶庫上同時執行多重操作(例 如,讀,寫和再新操作)。由於這個理由,堆疊-記憶庫架 構已很少被考慮為用於一微-單元架構之可行的解決方案 因為此記憶單元陣列必須被更進一步細分以減少字線和位 元線之電容負載。 根據本發明,提供一用於堆疊記憶庫架構上以達成啟動 在互相堆疊的記憶庫上之多重操作的同時執行之解碼方 案。因此,本發明藉由在一可以減少的週期時間的微_單 元設計内同時執行二個或多個操作以增加操作速度,且經 由以堆疊-記憶庫架構來安排記憶庫以改良陣列效率。 將這種觀念銘記於心,圖3描述安排於一半導體記憶晶 片1 (例如,動怨隨機存取記憶體,靜態隨機存取記憶體, 快閃記憶體或内嵌式記憶陣列)表面之多個記憶庫Μ。與 圖2相似地,於此半導體記憶晶片丨以堆叠_記憶庫架構來 安排圖3所示之此記憶庫14,在其上記憶庫丨,記憶庫二, 1己憶庫9和記憶庫丨〇分別堆疊於記憶庫3,記憶庫*,記憶 庫U和記憶庫12上。另外,記憶庫5,記憶庫6,記憶庫 13和記憶庫14分別堆疊於記憶庫7,記憶庫8,記憶庫Η 和憶庫1 6上。 根據本發明,多個記憶庫被分成多個記憶庫群,且每個 死憶庫群被啟動以在其不同的記憶庫上同時執行多重操 -12- 577085 A7 B7 五、發明説明(
作。此記憶庫的分群是非常有彈性且可由考慮字線長度和 因此加諸於每個記憶庫的字線上的負載來決定。例如,圖 3典型地描述根據具鄰近程度,記憶庫i i 6被分成四個記 憶庫16A,16B,16C和16D。因此,記憶庫^j4被分群成 記憶庫群1 6 A。此記憶庫群丨6 a有兩個記憶庫堆疊,其中 記憶庫1和3構成第一堆疊且記憶庫2和4構成第二堆疊。 圮憶庫1 4的分群,無論如何,並不限定於此所示的特 定實施例。反而,只要它們構成一堆疊(例如,記憶庫1 和3 ),至少二個記憶庫可以被分群成一記憶庫群。例 如,圖4描述一包含8個記憶庫的記憶庫群16,其中記憶 庫1,記憶庫3,記憶庫5和記憶庫7構成第一堆疊且記憶 庫2,記憶庫4,記憶庫6和記憶庫8構成第二堆疊。 為了要達成多重操作之同時執行,如圖3所示分別提供 解碼單元18八,18B,18C和18D給記憶庫群16八,ΐ6β,⑽ 和16D。提供解碼單元18八給記憶庫群“a,解碼單元 Μ啟動其對應的記憶庫16八以在至少兩個不同的記情庫 二時:行讀取和寫入操作。例如,當一讀取操作在記憶 庫1上執行時…寫人操作可同時在記憶庫3上執行。如 果記憶庫2被選擇用於一讀取操作時,則記憶庫i,記憶 庫3和記憶庫4其中任一個可被選擇用於一寫入操作。 此根據本發明,不只是構成一堆疊的兩 於鄰近堆疊的兩個記悻庫可被潠挥田“厗1女排 行。 ·〜犀了被選擇用於多重操作的同時執 圖5描述在一記憶庫群内用於多重操作之同時執行的解
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碼方案。圖5特別顯示圖3中的記憶庫群16A,其包含記憶 庫1 - 4。每個記憶庫包含記憶陣列,一列解碼器方塊(也 就是說,32A,32B,32C和32D)和一字線驅器單元(也就 是說,34A,34B,34C和34D)。此解碼單元18A包含4個 暫存為30A ’ jOB ’ 30C和3 0 D ’其分別提供給對應的記憶 庫群1 6 A的記憶庫1到4。暫存器單元3〇八,3〇b,30C和 30D分別經由一本地讀/寫記憶庫位址匯流排2 6和一本地 讀/寫列位址匯流排2 4和一本地讀/寫記憶庫位址匯流排 2 6被連接到一總體謂/寫記憶庫位址匿流排2 2和一總體列 位址匯流排2 0。 此總體讀/寫記憶庫位址匯流排2 2傳送一指示包含寫入 操作將在其上預備執行的記憶單元之記憶庫的寫入記憶庫 位址WT BANK ADD和一指示包含讀取操作將在其上預備 執行的兄憶單元之記憶庫的讀取記憶庫位址rd BANK ADD。此總體讀/寫列位址匯流排2 〇傳送一代表由窝入記 憶庫位址WT BANK ADD所指示的記憶庫内代表一記憶單 元列位址之寫入列位址WT ADD,和一代表由讀取記憶庫 位址RD BANK ADD所指示的記憶庫内代表一記憶單元列 位址之讀取列位址RD ADD。 此解碼單元1 8 A的操作將在這之後說明。當位於此相同 的記憶庫群的兩個不同的記憶庫分別被一微處理器單元 (MPU)選擇用於讀取和寫入操作時,一讀取記憶庫位址和 一寫入記憶庫位址經由總體讀/窝記憶庫位址匯流排2 2和 本地讀/寫記憶庫位址匯流排2 〇傳送到此解碼單元1 8 a。 -14-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 577085 A7 B7 五、發明説明( 一讀取列位址和一寫入列位址經由此總體讀/寫列位址g 流排2 0和本地讀/寫列位址匯流排2 4傳送到此解碼單元 1 8 A。 雖然並不需要,當讀取和寫入操作是由一微處理器單元 (MPU )所發出時,總體讀/寫列位址匯流排2 〇和本地讀/ 寫位址匯流排2 4較佳地被建構成同時傳送一讀取列位址 和一寫入列位址。如此啟動了此資料處理速率的改良,因 此增加了此晶片速度和效能。 解碼單元18A的暫存器單元30A,30B,30C和3 0D決定 是否讀取記憶庫位址RD BANK ADD或寫入記憶庫位址WT BANK ADD其中任一個與其對應的記憶庫相符。例如,暫 存器單元3 0 A決定是否此讀取或寫入記憶庫位址RD BANK ADD,WT BANK ADD與其對應的記憶庫1相符。如 果並無此讀/窝記憶庫位址RD BANK ADD,WT BANK ADD與記憶庫1相符,則解碼單元3 0 A認知到沒有讀取或 寫入操作預備於此記憶庫1内執行。如果此讀取和寫入記 憶庫位址RD BANK ADD,WT BANK ADD其中之一與其記 憶庫1相符,則解碼單元3 0 A接收讀取列位址RD ADD或 寫入列位址WT ADD其中之一且產生並傳送一列選擇信號 到此記憶庫1的列解碼器方塊3 2 A。根據來自解碼單元 3 0 A的此列選擇信號,此列解碼器方塊3 2 A選擇性地啟動 在字線驅動器單元34A内的這些字線驅動器其中之一,以 啟動一包含此操作目標記憶單元的列。 因為此讀/寫記憶庫位址和此讀/寫位址被同時提供給解 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐)
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r民留 一 兀〇0A,3 0B,3 0C和3 0D中的每一個,一不同的操作 、.Π時執行於其餘的記憶庫2 _ 4的任一個。例如,如果 此喂取记憶庫位址與記憶庫1相符,且此寫入記憶庫位址 f記憶庫3相符,則此讀取位址和此寫入位址被同時分別 提^給此解碼單元3〇A和30C。此解碼單元30八和3〇(:同 時刀別提供列選擇信號給其對應的列解碼器方塊3 2 A和 J 2 C。根據列選擇信號,此讀取和寫入操作被同時執行於 記憶庫1與記憶庫3中。 此解碼單元18A和其解碼方案的更詳細圖示是在圖6中 被描述假叹母個記憶庫有2 5 6列(也就是說,字線),此 、’心粗屑/寫列位址匯流排2 〇包含八個讀取列位址匯流排線 和八個寫入列位址匯流排線,經此傳送一八位元的讀取列 位址和一八位元的寫入列位址。因為在此記憶庫群1 6 a中 有四個記憶庫,總體讀/寫記憶庫位址匯流排2 2包含兩個 謂取記憶庫位址線和兩個寫入記憶庫位址線而且傳送一兩 位元靖取记憶庫位址R β K和一兩位元寫入記憶庫位址 WBK。 在謂取記憶庫位址和記憶庫3相符的情形下,暫存器單 元3 0 C產生一八位元的列選擇信號以便此列解碼器方塊 3 2 C決定2 5 6條字線中那一條應被啟動以用於讀取或寫入 操作。此八位元的列選擇信號是由位於暫存器單元内 的八個多工單元36C所產生。每個多工單元36C被建構成 自此總體讀/寫記憶庫位址匯流排2 2和總體讀/寫列位址 匯流排2 0,經由本地讀取記憶庫位址匯流排2 6 a,本地 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱)
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線 577085 14 五、發明説明( 寫入A憶庫位址匯流排2 6 b,本地讀取列位址匯流排2 4 a 和本地寫入列位址匯流排2 4 b來接收此讀/窝記憶庫位址 和此讀/寫列位址。
此夕工單元3 6 C被建構用以接收此讀取列位址rd ADD 的锍同位元。例如,安排在最左邊的多工單元被連接到傳 送此靖取列位址RD ADD的最重要位元的總體讀取列位址 匯流.排線的其中之一,而安排在最右邊的多工單元被連接 J傳送最不重要位元的另一條匯流排線。根據此讀取列位 址RD ADD的不同位元,每個多工單元36C產生一二進位 輸出信號,其中與來自其它多工單元的其它二進位輸出信 號的組合構成此列選擇信號。此列選擇信號被提供給列解 碼器單元32(:的列解碼器32C〇_32C255 ’解碼單元32(:啟 動在此字線驅器單元34C内的2 5 6條字線驅器Μα· 34C255其中之一。 當記憶庫3正在執行讀取操作時,其餘的記憶庫1 ^和々 :中任何-個可同時執行寫入操作因為寫入記憶庫位址和 料經由本地位址匯流排傳送到其餘的記憶庫而 不曰引起人在記憶庫3内的讀取操作的任何信號衝突。因 寫同動時在執Γ。記憶庫群内之兩個不同的記憶庫的 圖7描述一多工單元36之電路 V對背對背的反相器對…㈣组::::36一具:1 -個_聯_型金屬氧化半導體電晶體43, 〜二 碼路徑和包含二個串聯的Ν型金屬氧化半導體電晶體45, -17- 本纸張尺度適用巾g g家標準(CNS) ^規格(21G><297公爱) 577085 A7 ______ B7 發明説明(15 ) ' 46的第二解碼裝置路徑,和一包含預先充電電壓源VDD 和 P型金屬氧化半導體電晶體42的預先充電裝置。一輸 出節點在一位於反相器4〇的輸出端子和反相器41的輸入 端子之間的節點上形成。預先充電電壓源V D D經由p型金 屬氧化半導體電晶體4 2被連接到位於反相器4 1的輸出端 子和反相器4 0的輸入端子之間的節點。 此第一解碼路徑被耦合在接地節點和一在反相器4 〇的 輸入端子和預先充電電壓源VDD所連接的節點之間的節 點之間。第一解碼路徑被镇合在接地點和一在反相器對 4 1的輸出端子和預先充電電壓源v d D所連接的節點之間 的節點之間。此第一解碼路徑的N型金屬氧化半導體電晶 體43,44的控制閘極被連接到在圖6中的本地讀取記憶庫 位址匯流排2 6 A和本地讀取列位址匯流排2 4 a。N型金屬 氧化半導體電晶體4 5,4 6的控制閘極被連接到本地寫入 記憶庫位址匯流排26B和本地寫入列位址匯流排26A。p 型金屬氧化半導體電晶體4 2的控制閘極被連接到一預先 充電信號線。 多工單元3 6之操作將在此之後說明。在開始解碼處理 之前,P型金屬氧化半導體電晶體42被加諸p型金屬氧化 半導體電晶體4 2控制閘極的預先充電信號線所充分開 啟,以便將在反相器41的輸出端點和反相器4〇的輸入端 點之間的節點充電到VDD位準。此電荷被閂鎖於反相器 4 1的輸出端點和反相器40的輸入端點之間的節點上,直 到反相器40為一時鐘信號所啟動(未顯示)。一旦反相器 -18-
577085 A7 B7 五、發明説明(16 ) 40被啟動,此充電的閂鎖被反相且一"低"位準產生於多 工單元3 6之輸出節點上。 因為N型金屬氧化半導體電晶體43,料是串聯在一起, 只有當N型金屬氧化半導體電晶體43,料兩者都被開啟 時,在此閂鎖内的預充電壓會被放電到接地電壓。此放電 值被反相器4 0所反相且自此輸出節點產生一,,高,,位準。 一旦被閂鎖的VD D電荷經由N型金屬氧化半導體電晶體 43,44放電,一”低”位準會問鎖於在反相器41的輸出^ 點和反相器4 0的輸入端點之間的節點上。在接下來的時 鐘週期中,此”低”位準會被反相器4 〇所反相且一,,高,,位 準自多工單元3 6之輸出節點〇 U T處輸出。因此,只有當 提供給多工單元3 6的讀取記憶庫位址和讀取列位址兩者 的特別位元都是”高”位準時,此相同的”高”位準自此輸 出節點輸出。 相似地’只有當N型金屬氧化半導體電晶體4 5,4 6兩 者都被開啟時,此第二解碼路徑構成一放電路徑。因此, 只有當提供給多工單元3 6的寫入記憶庫位址和寫入列位 址兩者的特別位元都是”高,,位準時,N型金屬氧化半導體 電晶體4 5 ’ 4 6兩者都被開啟且閂鎖於反相器4 1的輸入端 點之間的節點上的電荷會被放電到接地電壓。 來自在暫存器單元30C内的八個多工單元36C之八位元 的列選擇信號被傳送到連接到字線驅器單元3 4 c的列解碼 器單元3 2 C。因為記憶庫3有2 5 6列(例如,字線),提供 了 2 5 6個歹ij解碼器32c〇到32C255給歹J解碼器單元3 2 C , -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 577085 A7 B7 五、發明説明(17 ) 且提供256個字線驅器34C0到34C255給字線驅器單元 3 4 C。每個字線驅器被耦合在其對應的列解碼器和字線之 間且藉由對應的列解碼器根據解碼結果選擇性地啟動其對 應的字線。 圖8描述一列解碼器32Cn和在列解碼器單元3 2 C内所提 供的一字線驅器34Cn以及記憶庫3的字線驅器3 4 C之電路 圖。此列解碼器32Cn包含串聯且搞合在一電源供應Vpp和 接地點Vwl之間的第一 P型金屬氧化半導體電晶體P 1和第 一,第二和第三N型金屬氧化半導體電晶體N 1,N2,N3。 第一 P型金屬氧化半導體電晶體P1和第一N型金屬氧化半 導體電晶體N 1的控制閘極被互連以接收第一列選擇信號 位元X A。第二和第三N型金屬氧化半導體電晶體N2,N3 的控制閘極分別接收第二,第三列選擇信號位元X B和 X C。此列解碼器3 2 C η的一輸出節點是位於第一 P型金屬 氧化半導體電晶體Ρ 1和第一 Ν型金屬氧化半導體電晶體 Ν 1之間。 字線驅器3 4 C η包含串聯且耦合在電源供應V ρ ρ和接地 點Vwl之間的第二Ρ型金屬氧化半導體電晶體Ρ 2和第四Ν 型金屬氧化半導體電晶體N4。第二P型金屬氧化半導體電 晶體P 2和第四N型金屬氧化半導體電晶體N 4的控制閘極 被連接到列解碼器3 2 C η的輸出節點。 來自暫存器單元3 0 C的八位元列選擇信號被解碼成此第 一,·第二和第三列選擇信號位元ΧΑ,ΧΒ,XC。特別是, 此第一列選擇信號位元X Α是由此八位元列選擇信號的三 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 577085 A7
個最不重要位元所導 列選擇信號位元X B是由此 购—…八13疋 八位元列選擇信號的第四和第五個最重要位元 三列選擇信號位元XC是由此八位元列撰' ^ 仪兀列選擇信號的三個:! 重要位元所導出。 此列選擇信號的五個最重要位元被用來將在記憶庫3内 的256條字線分成32個字線群,其中每個群由8條字線所 组$。因A,只有當字線WLn屬於為此列選擇信號的五 個最重要位元所選擇的此特定群時,開啟此第二和第三N 型金屬氧化半導體電晶體N 2,N 3。 為了在被選擇的字線群中選擇八條字線中的一條,此列 選擇信號的三個最不重要位元被解碼以選擇㈣關閉提升 ,晶體P型金屬氧化半導體P1且開啟下拉電晶體n型金屬 氧化半導體N 1。因此’只有當所有的.列選擇信號位元 xa,xb,xc都在”高"位準時,任何在列解碼器32Cn内的 電位電荷經由第-,第二和第三Μ金屬氧化半導體電晶 體Nl,Ν2,Ν3被排出到接地點Vwi。此放電的電位值(也 就是說,一,,低,,位準)經由列解碼器32Cn的輸出節點傳送 到字線驅器34Cn。提升P型金屬氧化半導體電晶體p2為來 自列解碼器32Cn的放電電位值所開啟,且此字線被充電 到Vpp位準而關閉下拉N型金屬氧化半導體電晶體p 4。 本發明可被用於在相同記憶庫群内同時執行讀/寫/再新 操作的解碼方案。當一微處理器單元發出一命令來執行一 再新操作時,經由讀取記憶庫位址匯流排和讀取位址匯流 排來傳送再新記憶庫位址和再新位址,因為只有微處理器
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線 21 - 577085 A7
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Claims (1)
- 577085 A8 B8 C8 申清專利範圍 1· 一種半導體記憶裝置,包含·· 多個記憶庫群,每群包含多個安排成堆疊_ 構的多個記憶庫丨和 厚木 、傳送用於讀/窝操作於一或多個記憶庫的位置之讀/ 窝記憶庫位址和讀/窝位址的位址匯流排, 貝 因此該讀取和窝入操作可被同時執行於該記憶庫群的 至少二個各別的記憶庫。 2. 根據申請專利範圍第1項之半導體記憶裝置,更進一步 包含多個提供給對應的該多個記憶庫群之解碼單元,如 果孩讀/寫記憶庫位址與該至少二個記憶庫相符的話, 則每個解碼單元同時傳送該讀/寫位址到該至少二個記 憶庫。 ·一口 3. 根據申請專利範圍第2項之半導體記憶裝置,其中該位 址匯流排包含: 一傳送用於該讀/寫操作的該讀/窝記憶庫位址和該讀/ 寫位址之總體位址匯流排; 夕個k供給對應的該多個解碼單元之本地位址匯流 排,每個耦合於該總體位址匯流排和對應的解碼單元之 間且傳送該讀/寫記憶庫位址和該讀/寫位址到對應的解 碼單元。 4·根據申請專利範圍第3項之半導體記憶裝置,該總體位 址匯 >瓦排包含: 一傳送用於該讀取操作的該讀取記憶庫位址之總體讀 取記憶庫位址匯流排; -23- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 577085 A B c D 六、申請專利範圍 一傳送用於該寫入操作的該寫入記憶庫位址之總體寫 入記憶庫位址匯流排; 一傳送與用於該讀取操作的該讀取記憶庫位址相符的 該記憶庫的列位址之總體讀取位址匯流排;和 一傳送與用於該寫入操作的該寫入記憶庫位址相符的 該記憶庫的列位址之總體寫入位址匯流排。 5. 根據申請專利範圍第4項之半導體記憶裝置,每個本地 位址匯流排包含: 一耦合於該總體讀取記憶庫位址匯流排和該對應的解 碼單元之間,且傳送該讀取記憶庫位址的本地讀取記憶 庫位址匯流排; 一耦合於該總體寫入記憶庫位址和該對應的解碼單元 之間,且傳送該寫入記憶庫位址的本地寫入記憶庫位址 匯流排; 一耦合於該總體讀取位址匯流排和該對應的解碼單元 之間,且傳送用於該讀取操作之該列位址的本地讀取位 址匯流排;和 一耦合於該總體寫入位址匯流排和該對應的解碼單元 之間,且傳送用於該寫入操作之該列位址的本地寫入位 址匯流排。 6. 根據申請專利範圍第5項之半導體記憶裝置,每個該多 個解碼單元包含多個提供給對應的每個記憶庫之暫存器 單元,如果該讀/寫記憶庫位址其中之一與該對應的記 憶庫相符,則每個暫存器單元產生一用於該讀取操作或 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)孩窝入操作之列選擇信號。 7. 根據申請專利範圍第6項之半導 %^ ^ ^ ^ . 千等裝置,其中每個 曰存為早兀包含多個多工單元,— ^ /耷々味古、 母個夕工早凡接收該謂 /馬吕己憶庫纟址和該讀/寫㈣且產±—列 =其中制選擇信號包含來自㈣暫存料U該多 個夕工早兀之該列選擇位元信號的組合。 8. 根據申請專利範圍第7項之半導體記憶裝置,其中該列 幾擇k就被提供給該對應的記憶庫的一列解碼器方塊以 選擇性地啟動該對應記憶庫的一列。 9·根據申請專利範圍第8項之半導體記憶裝置,其中該列 解碼器方塊包含: 夕個提供給該對應記憶庫内的多個對應字線之列解碼 器’每個列解碼器接收來自該暫存器單元的該列選擇信 號且如果該列選擇信號與該對應列相符,則產生一列啟 動信號;和 多個提供給該對應的該多個列解碼器的字線驅動器, 每個字線驅動器根據來自該對應的列解碼器之該列啟動 信號,啟動該對應的字線。 10.根據申請專利範圍第9項之半導體記憶裝置,每個多'工 單元包含: 一產生該列選擇位元信號之閂鎖; 一用以預先處理此閂鎖單元的預先充電裝置; 一用以解碼該讀取記憶庫位址和讀取位址之第一解碼 裝置;和 -25- 577085 A8 B8申請專利範圍 一用以解碼該寫入記憶庫位址和寫入記憶庫位址之第 二解碼路徑。 11·根據申請專利範圍第1 〇項之半導體記憶裝置,其中該 閂鎖單元包含: 一具有輸入/輸出端子之第一反相器; 一具有輸入/輸出端子之第二反相器; .一將該第一反相器的輸出端子和該第二反相器的輸入 端子互連的第一互連線; 一將該第二反相器的輸出端子和該第〆反相器的輸入 端子互連的第二互連線;和 一在該第一互連線上形成且產生該列選擇位元信號的 輸出節點。 12.根據申請專利範圍第1 1項之半導體記憶裝置,其中該 預先充電裝置包含一連接到經由第一交換裝置在該第二 互連線上形成的第一節點之第一電壓源;其中該第一交 換裝置具有一連接到一預先充電信號線的控制電極。 13·根據申請專利範圍第1 2項之半導體記憶裝置,其中該 第一解碼裝置包含: 一轉合於在該第一節點和該第二反相器的該輸入端子 之間所形成之第二節點和第三節點之間且具有連接到該 本地讀取記憶庫位址匯流排的一控制電極之第二開關; 一耦合於在該第三節點和第二電壓源之間JL具有連接 到該本地讀取位址匯流排的一控制電極之第三開關。 14.根據申請專利範圍第1 3項之半導體記憶裝置’其中該 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 申請專利範圍 第二解碼裝置包含: 一轉合於在該第一節點和該第二反相器的該輸出端子之 間所形成之第四節點和第五節點之間且具有連接到該本 地寫入記憶庫位址匯流排的一控制電極之第四開關;和 一耦合於在該第五節點和該第二電源之間且具有連接 到泫本地窝入位址匯流排的一控制電極之第五開關。 15·根據申請專利範圍第2項之半導體記憶裝置,其中該讀 取記憶庫位址和該讀取位址被用以執行一再新操作以便 孩讀/寫操作或該再新/寫操作在每個記憶庫群内同時執 行。 16. —種半導體記憶裝置,包含: 多個記憶庫群,每群包含多個安排堆疊記憶庫架構的 的多個記憶庫;和 一傳送用於讀/窝/再新操作之記憶庫内的位置之讀/寫 。己隐庫位址和謂/寫位址的位址匯流排, 因此每個記憶庫群在其至少兩個記憶庫上同時執行至 少兩個該讀取,寫入和再新操作。 R根據申請專利範圍第丨6項之半導體記憶裝置,其中每 Z隐庫群在其至少兩個記憶庫上同時執行該讀/寫操 作或該再新/寫操作。 •根據申叫專利範圍第丨7項之半導體記憶裝置,更進一 步包含多㈣供給對應的該多個記憶庫群之解碼單元, 如果用於讀/寫/再新操作時,該讀/寫記憶庫位址與該 至少二個記憶庫相符的話,則每個解碼單元同時傳送該 -27- 577085申请專利把圍 頡/寫位址到該至少二個記憶庫。 19. 根據申請專利範圍第i 8項之半導體記憶裝置,每個咳 多個解碼單元包含多個提供給對應的每個記憶庫群之今 多個記憶庫的暫存器單元,如果該讀取記憶庫位址與i 對應的記憶庫相符,則每個暫存器單元產生—用於該讀 取操作或該再新操作之列選擇信號且如果該寫人記^ 位址與該對應的記憶庫相符,則每個暫存器單元產2一 用於該寫入操作之列選擇信號。 20. 根據申請專利範圍第18項之半導體記憶裝置,每個暫 存器單元包含多個多工單元,每個多工單元接收該讀取 位址且如果菽讀取記憶庫位址與該對應的記憶庫相符, 則產生用於該讀取操作或該再新操作之一列選擇位元信 號,而且接收該寫入位址且如果該寫入記憶庫位址與該 對應的記憶庫相符,則產生用於該寫入操作之一列選擇 位元信號。 ' 21· —種包含記憶體的積體電路,其中該記憶體包含: 至少一個包含安排成堆疊記憶庫架構的至少一第一記 憶庫和第二記憶庫的多個記憶庫之記憶庫群· 一耦合到該第一記憶庫和第二記憶庫以提供一寫入位 址和讀取位址到該第一和第二記憶庫的任意組合,且同 時傳送一寫入位址到該第一記憶庫和傳送一讀取位址到 琢第二記憶庫t位址匯流排,該被選擇的讀取位址與該 寫入位址無關, ~ 因此在該第一記憶庫上的寫入操作可與於該第二^己^ -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐) 裝 訂 丨線 A8 B8577085 庫群的獨立讀取操作同時執行。 •根據申叫專利範圍第2丨項之積體電路,其中該記憶庫 群包含η個數目的記憶庫,且該位址匯流排包含瓜個數 目的讀取路徑和該m個數目的寫入路徑,2m小於或等 於η,以便该位址匯流排被修改成同時傳送瓜個獨立選 擇的碩取位址之一到該m個記憶庫中的每一個且同時傳 迗m個獨立選擇的寫入位址之一到該瓜個其它記憶庫中 的每一個,因此m個讀取操作和m個寫入操作可同時執 行於每個該2 m個記憶庫上。 23.根據申請專利範圍第22項之積體電路,其中至少該讀 取位址和該窝入位址其中之一被修改成存取和再新於‘ 死憶庫群的記憶位置上所儲存之資科,因此可以是讀 取’窝入或再新其中之一的2m個操作可同時執行於每 個該2m個記憶庫上。-29- 577085第091113767號專利申請案 中文說明書替換頁(92年12月) 五、發明説明( 19a ) 元件符號說明 1 半導體記憶晶片 10 記憶體陣列方塊 12 脊柱區域 14 記憶庫 16 記憶庫群 , 18 解碼單元 2 0 總體列位址匯流排 22 總體讀/寫記憶庫位址匯流排 24 本地讀/寫列位址匯流排 26 本地讀/寫記憶庫位址S流排 3 0 暫存器單元 3 2 列解碼器方塊 34 字線驅動器單元 3 6 多工單元 40, 4 1 背對背的反相器 42 P型金屬氧化半導體電晶體 43, 44, 45, 4 6 N型金屬氧化半導體電晶體 -22a- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇x 297公釐)
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